隧道施工安全問(wèn)題產(chǎn)生原因及其控制

1、中鐵十二局集團(tuán)仁壽至屏山新公路14標(biāo)項(xiàng)目安全部隧道施工安全問(wèn)題產(chǎn)生原因及其控制1.隧道施工安全問(wèn)題2.隧道施工安全問(wèn)題產(chǎn)生原因3.隧道施工安全問(wèn)題控制目錄1. 隧道施工安全問(wèn)題隧道施工掌子面后方圍巖失穩(wěn)塌方/突泥：隧道關(guān)門(mén)，威脅隧道洞內(nèi)施工人員人身安全隧道涌突水：淹沒(méi)隧道、洞內(nèi)施工機(jī)具、設(shè)備、材料，甚至沖毀洞口外工程、臨時(shí)建筑，威脅洞內(nèi)施工人員人身安全隧道涌突泥：掩埋已施工隧道、洞內(nèi)施工機(jī)具設(shè)備甚至洞內(nèi)施工人員隧道洞內(nèi)泥石流：掩埋已施工隧道、洞內(nèi)施工機(jī)具設(shè)備，威脅洞內(nèi)施工人員人身安全隧道施工掌子面圍巖失穩(wěn)坍塌：威脅隧道施工掌子面施工機(jī)具設(shè)備及施工人員人身安全1. 隧道施工安全問(wèn)題瓦斯燃燒爆炸：

2、威脅隧道洞內(nèi)施工人員甚至洞口外人員人身安全，威脅洞內(nèi)施工機(jī)具設(shè)備安全隧道底空/充填含水黏土巖溶：威脅隧道施工施工機(jī)具設(shè)備及施工人員人身安全涌砂：淤埋隧道隧道洞內(nèi)運(yùn)輸、爆破、用電：屬于管理問(wèn)題，本文不作探討1.1隧道施工掌子面后方圍巖失穩(wěn)塌方/突泥：隧道關(guān)門(mén)近年來(lái)屢次發(fā)生的因隧道施工開(kāi)挖工作面后方圍巖坍 塌/突泥帶來(lái)的隧道關(guān)門(mén)事故，對(duì)隧道洞內(nèi)施工人員生 命安全造成了極大的威脅，在社會(huì)上造成了極為不好的 影響集包線(xiàn)新旗下?tīng)I(yíng)鐵路隧道塌方，2010年3月，致使10人左右被困；貴昆鐵路六沾復(fù)線(xiàn)六盤(pán)水隧道巖溶充填黏土突破由初期支護(hù)構(gòu)成的巖土盤(pán)突泥，2010年2月5日凌晨，致使8名施工人員被困海南三亞繞城高

3、速公路迎賓隧道塌方，2009年，致使8名施工人員被困西攀高速公路酸水隧道坍塌， 2005年7月28日，造成6名施工人員被困1.1隧道施工掌子面后方圍巖失穩(wěn)塌方/突泥：隧道關(guān)門(mén)為此，交通運(yùn)輸部于2011年4月27日以交質(zhì)監(jiān)發(fā)（2011）199號(hào) “關(guān)于印發(fā)高速公路橋梁和隧道工程預(yù)防坍塌事故專(zhuān)項(xiàng)整治工作方案的通知”頒布“高速公路橋梁和隧道工程預(yù)防坍塌事故專(zhuān)項(xiàng)整治工作方案”盡管如此，仍發(fā)生了大連勝利路附近正在施工一條隧道坍塌造成12名施工人員被困事故前天下午16時(shí)，正在施工的云桂鐵路富寧1號(hào)隧道橫洞輔助正洞進(jìn)口方DK341637M處發(fā)生垮塌，造成約14名作業(yè)人員被困，具體被困人數(shù)等情況正在核實(shí)、救援

4、工作正在緊張進(jìn)行。貴昆鐵路六沾復(fù)線(xiàn)六盤(pán)水隧道巖溶充填黏土突破由初期支護(hù)構(gòu)成的巖土盤(pán)突泥隧道關(guān)門(mén)事故2022/7/242014年7月14日云貴鐵路富寧1號(hào)隧道塌方關(guān)門(mén)事故7/24/20221.2隧道涌突水渝懷鐵路圓梁山隧道出口DK361+764巖溶涌水高峰持續(xù)時(shí)間28分鐘，高峰流量23 104 m3洞內(nèi)及洞口材料被沖走洞口外炭廠(chǎng)1號(hào)大橋設(shè)備料具被沖走炭廠(chǎng)1號(hào)大橋已開(kāi)挖基坑被淹沒(méi)隧道洞內(nèi)被涌水?dāng)y帶物淤埋，深度1.2 4.5m，15000 m37/24/2022錦屏二級(jí)水電站交通輔助洞高壓涌水洞內(nèi)涌水洞口流水7/24/2022貴廣客專(zhuān)三都隧道涌水鉆孔涌水鉆孔涌水7/24/2022武隆隧道625特大涌

5、水2003年6月25日凌晨4時(shí)10分，一場(chǎng)新中國(guó)隧道施工史上罕見(jiàn)的特大涌水在渝懷鐵路武隆隧道橫洞段悄然爆發(fā)。地面暴雨后巖溶涌水如久困深淵的蛟龍，翻騰怒吼，從橫洞口沖出，沖垮洞外排水明渠，推倒泄水豎井，致使橫洞口的場(chǎng)地全部坍塌，剛搶修完的洞門(mén)再次被懸空，場(chǎng)地上的房屋被毀，大量工程物資頃刻間卷入江中，隧道內(nèi)6節(jié)17噸重的梭式礦車(chē)、4輛12噸重的電瓶車(chē)也順軌沖入烏江，全部報(bào)廢。涌水造成洞內(nèi)軌道變形，泥沙淤積上千方，初期支護(hù)擠壓、扭曲變形，兩處坍塌。此次涌水持續(xù)了整整五天五夜，最大日涌水量達(dá)718104m3，造成直接經(jīng)濟(jì)損失一千多萬(wàn)元。2022/7/247/24/20221.3隧道涌突泥圓梁山隧道進(jìn)口

6、正洞下導(dǎo)DK354+979突泥掌子面右下部揭穿一高約1.5m的巖溶管道，沿巖溶管道口突出黃色硬塑狀可塑狀黏土。時(shí)掌子面其余部位為較完整的身灰色灰?guī)r，在掌子面位置可聽(tīng)見(jiàn)有似水流聲，隨后突泥呈泥漿狀?！跋挛?4時(shí)30分左右，掌子面突然發(fā)出一聲巨大的爆響，一股強(qiáng)大的狂風(fēng)從掌子面向外擠壓，大規(guī)模的軟塑狀粘泥隨之噴出。瞬間，涌泥由DK354+879向外噴出244m，到DK354+635位置，塞滿(mǎn)下導(dǎo)坑4200m3空間，隨后繼續(xù)涌泥至DK354+550后基本穩(wěn)定，涌水量穩(wěn)定在200m3/h”。突泥造成在掌子面后作業(yè)的9名施工人員死亡的重大傷亡事故。7/24/2022圓梁山隧道進(jìn)口正洞下導(dǎo)DK354+979

7、突泥初始突泥突泥后7/24/2022貴州鎮(zhèn)（寧）勝（境關(guān)）高速公路五龍山隧道揭穿充填黏土巖溶，發(fā)生涌泥 7/24/20221.4隧道洞內(nèi)泥石流遂渝鐵路荊竹嶺隧道洞內(nèi)泥石流施工揭穿壓性斷層上盤(pán)強(qiáng)烈破碎帶，飽水或過(guò)飽水黏土夾塊石坍塌后向隧道或?qū)Э娱_(kāi)挖工作面后方的涌流形成的洞內(nèi)泥石流（1）淤塞隧道、導(dǎo)坑；（2）掩埋隧道洞內(nèi)施工機(jī)具、設(shè)備、設(shè)施和施工人員；（3）間接導(dǎo)致隧道上方地面塌陷。7/24/2022遂渝鐵路荊竹嶺隧道洞內(nèi)泥石流7/24/20221.5隧道施工掌子面圍巖失穩(wěn)坍塌威脅隧道施工掌子面施工機(jī)具設(shè)備及施工人員人身安全2003年，中鐵西南科學(xué)研究院在重慶樞紐改造工程龍鳳隧道掌子面實(shí)施地質(zhì)預(yù)報(bào)

8、探測(cè)，拱部圍巖失穩(wěn)坍塌致使測(cè)試儀器及測(cè)試筆記本電腦被砸壞，所幸測(cè)試人員無(wú)礙7/24/20221.6瓦斯燃燒爆炸都江堰至汶川高速公路董家山瓦斯爆炸2005年12月22日14日40分，四川省都江堰至汶川高速公路董家山右線(xiàn)隧道發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，造成包括洞內(nèi)外44人死亡，11人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失2035萬(wàn)元。事故的主要原因是瓦斯在隧道拱頂坍腔內(nèi)的聚集、濃度超限、瓦斯檢測(cè)不規(guī)范、坍腔處理過(guò)程中模板臺(tái)車(chē)配電箱附近懸掛的三芯插頭短路產(chǎn)生火花。7/24/20221.7隧道底空/充填含水黏土巖溶渝懷鐵路干溪溝隧道底空/充填含水黏土巖溶DK278+628隧道底右側(cè)溶洞，至+638發(fā)育成一大型全充填溶洞，軟

9、塑狀硬塑狀黏土夾碎石，松散中密塊石土?；壮休d力不足，容易造成陷車(chē)。渝懷鐵路干溪溝DK280+300+420隧道底空溶洞溶洞長(zhǎng)約300m，影響線(xiàn)路長(zhǎng)約100m，沿隧道長(zhǎng)度86m，其底部為地下暗河。容易造成墜車(chē)和墜人事故。威脅隧道施工施工機(jī)具設(shè)備及施工人員人身安全7/24/20221.8 涌砂渝懷鐵路圓梁山隧道DK354+460涌砂2004年4月， DK354+460掌子面風(fēng)鉆探孔，高壓涌水?dāng)y帶大量粉細(xì)砂隨后MKD-5S地質(zhì)鉆機(jī)超前探測(cè)，高壓涌水?dāng)y帶大量粉細(xì)砂將鉆桿頂出8m淤積粉細(xì)砂淤埋正洞下導(dǎo)7/24/20222. 隧道施工安全問(wèn)題產(chǎn)生原因2.1隧道施工掌子面后方圍巖失穩(wěn)塌方/突泥：隧道關(guān)門(mén)（

10、1）坍塌/突泥段圍巖級(jí)別未根據(jù)揭露的實(shí)際情況進(jìn)行修正，致使過(guò)弱的初期支護(hù)未能按實(shí)際圍巖級(jí)別調(diào)整；（2）初期支護(hù)參數(shù)強(qiáng)度不夠，圍巖及初期支護(hù)變形過(guò)大導(dǎo)致坍塌,巖溶充填黏土含水率增大突泥；（3）未按設(shè)計(jì)施工初期支護(hù)，圍巖變形失穩(wěn)坍塌、巖溶充填黏土含水率增大突泥；（4）二次襯砌未及時(shí)施工，圍巖及初期支護(hù)變形過(guò)大導(dǎo)致坍塌、巖溶充填黏土含水率增大突泥；（5）初期支護(hù)背后存在的空洞上方巖體坍塌導(dǎo)致大規(guī)模塌方。7/24/20222.2隧道涌突水隧道施工揭穿隧道洞身范圍內(nèi)的水體或含水體-涌突水構(gòu)造致災(zāi) 構(gòu)造涌水；隧道施工接近或在水體或含水體-涌突水構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造側(cè)面通過(guò)， 開(kāi)挖工作面（掌子面、輪廓面）與涌突水致

11、災(zāi)構(gòu)造間隔水巖盤(pán) 厚度小于最小安全厚度，即時(shí)突水。隧道施工接近或在水體或含水體-涌突水構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造側(cè)面通過(guò)， 開(kāi)挖工作面（掌子面、輪廓面）與涌突水致災(zāi)構(gòu)造間隔水巖土 盤(pán)厚度等于最小安全厚度，施工爆破震動(dòng)導(dǎo)致間隔水巖土盤(pán)被 突破，滯后突水。隧道施工接近或在水體或含水體-涌突水構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造側(cè)面通過(guò)， 開(kāi)挖工作面（掌子面、輪廓面）與涌突水致災(zāi)構(gòu)造間隔水巖土 盤(pán)厚度大于最小安全厚度，大氣降雨致突水致災(zāi)構(gòu)造地下水位 上升，既有隔水巖土盤(pán)厚度小于新的地下水位狀態(tài)下的最小安 全厚度，滯后突水。7/24/20222.2隧道涌突水涌突水構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造:(1（)未膠結(jié)富水壓性斷層強(qiáng)烈破碎帶;(2)未膠結(jié)的富水張性斷

12、層帶;(3)未膠結(jié)富水順層錯(cuò)動(dòng)（節(jié)理密集發(fā)育巖體）破碎帶;(4)充水巖溶;(5)地下向斜儲(chǔ)水構(gòu)造。未膠結(jié)富水壓性斷層強(qiáng)烈破碎帶、未膠結(jié)的富水張性斷層帶、 未膠結(jié)富水順層錯(cuò)動(dòng)（節(jié)理密集發(fā)育巖體）破碎帶：由破碎 巖石塊體、或夾黏土及細(xì)小巖石顆粒破碎巖石塊體構(gòu)成，空 隙率大，為地下水良好的儲(chǔ)存、運(yùn)移通道。地下向斜儲(chǔ)水構(gòu)造中相對(duì)含水層具有承壓性，向斜核部縱張 節(jié)理、斷層將原本獨(dú)力的含水層連通為一體化含水體。7/24/20222.3隧道涌突泥隧道施工揭穿動(dòng)身范圍內(nèi)涌突泥構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造涌泥。隧道施工接近或在涌突泥構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造一側(cè)通過(guò)，開(kāi)挖工 作面（掌子面、輪廓面）與涌突泥致災(zāi)構(gòu)造間隔泥巖（土） 盤(pán)厚度小于最

13、小安全厚度，即時(shí)突泥。隧道施工接近或在涌突泥構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造一側(cè)通過(guò)，開(kāi)挖工 作面（掌子面、輪廓面）與涌突泥致災(zāi)構(gòu)造間隔泥巖土盤(pán) 厚度等于最小安全厚度，施工爆破震動(dòng)導(dǎo)致隔（泥）巖土 盤(pán)被突破，滯后突泥。隧道施工接近或在涌突泥構(gòu)造致災(zāi)構(gòu)造一側(cè)通過(guò)，開(kāi)挖工 作面（掌子面、輪廓面）與涌突泥致災(zāi)構(gòu)造間隔水巖（土） 盤(pán)厚度大于最小安全厚度，大氣降雨致涌突泥致災(zāi)構(gòu)造黏 土含水率上升，既有隔泥巖（土）盤(pán)厚度小于新的黏土含 水率狀態(tài)下的最小安全厚度，滯后突泥。7/24/20222.3隧道涌突泥涌突泥致災(zāi)構(gòu)造：（1）泥水混合充填巖溶；（2）與地表相通的黏土充填巖溶中的充填黏土；（3）壓性斷層主干斷層帶糜棱巖或斷層泥

14、；（4）黏土充填深大巖溶溝槽；（5）底部破碎巖塊間夾黏土充填巖溶為隧道涌突泥提供了物質(zhì)來(lái)源。7/24/20222.4隧道洞內(nèi)泥石流隧道施工揭穿通過(guò)富水壓性斷層上盤(pán)間夾黏土和細(xì)小巖石顆粒破碎塊石強(qiáng)烈擠壓破碎帶，富水間夾黏土和細(xì)小巖石顆粒破碎塊石坍塌流動(dòng)。隧道施工揭穿通過(guò)充填富水黏土夾塊石巖溶，富水黏土夾塊石坍塌流動(dòng)。2.5隧道施工掌子面圍巖失穩(wěn)坍塌圍巖級(jí)別不清；極易導(dǎo)致圍巖坍塌的不良地質(zhì)體位置和性質(zhì)不清；無(wú)超前支護(hù)或超前支護(hù)不當(dāng)、強(qiáng)度不夠。2.6瓦斯燃燒爆炸瓦斯突出瓦斯聚集7/24/2022瓦斯來(lái)源：煤層瓦斯，還原環(huán)境條件下炭質(zhì)泥巖、炭質(zhì)頁(yè)巖中產(chǎn)生的瓦斯；非產(chǎn)瓦斯地層巖體中發(fā)育分布的節(jié)理、裂隙為

15、瓦斯的運(yùn)移提供通道，隧道拱部塌方形成的坍腔、隧道施工通風(fēng)死角和回風(fēng)死角為瓦斯的聚集提供空間，隧道洞內(nèi)汽車(chē)發(fā)動(dòng)、用電設(shè)備短路、電焊產(chǎn)生的火狐是積聚瓦斯燃燒爆炸的誘因。2.7隧道底空/充填含水黏土巖溶隧道底空巖溶揭開(kāi)后未發(fā)現(xiàn)；隧道底空巖溶揭開(kāi)后未及時(shí)處理（回填、封閉）；隧道底充填黏土未處理（換填、加固）。2.8 涌砂隧道施工揭穿底部充填富水粉細(xì)砂或粉細(xì)砂和水混合充填巖溶；超前鉆孔或加深炮孔造成巖溶底部充填富水粉細(xì)砂震動(dòng)液化。7/24/2022293.隧道施工安全問(wèn)題控制3.1隧道施工掌子面后方圍巖失穩(wěn)塌方/突泥：隧道關(guān)門(mén)隧道施工開(kāi)挖通過(guò)后，及時(shí)進(jìn)行圍巖級(jí)別確定，根據(jù)實(shí)際圍巖級(jí)別調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)；及

16、時(shí)施工初支，二襯，加強(qiáng)初支變形監(jiān)控量測(cè)，根據(jù)初支變形監(jiān)測(cè)結(jié)果和有關(guān)規(guī)定及時(shí)施工二襯；開(kāi)展隧道初期支護(hù)、二次襯砌質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)質(zhì)量不滿(mǎn)足要求者進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；對(duì)初期支護(hù)、二次襯砌背后空洞進(jìn)行回填加固。3.2隧道涌突水準(zhǔn)確探測(cè)預(yù)報(bào)突水致災(zāi)構(gòu)造位置；堵水（未膠結(jié)富水壓性斷層強(qiáng)烈破碎帶、未膠結(jié)的富水張性斷層帶、未膠結(jié)富水順層錯(cuò)動(dòng)（節(jié)理密集發(fā)育巖體）破碎帶、地下向斜儲(chǔ)水構(gòu)造注漿堵水）；7/24/20223.2隧道涌突水截、引排（采用截水墻、洞對(duì)充水巖溶管道水、溶洞水、巖溶地下暗河水進(jìn)行截、引排）；對(duì)未膠結(jié)富水壓性斷層強(qiáng)烈破碎帶、未膠結(jié)的富水張性斷層帶、未膠結(jié)富水順層錯(cuò)動(dòng)（節(jié)理密集發(fā)育巖體）破碎帶進(jìn)行注漿固結(jié)、超

17、前支護(hù)，提高其自穩(wěn)能力；做好隧道洞內(nèi)排水準(zhǔn)備（排水溝、排水機(jī)具設(shè)備）3.3隧道涌突泥準(zhǔn)確探測(cè)預(yù)報(bào)突泥致災(zāi)構(gòu)造位置；改良突泥致災(zāi)構(gòu)造（注漿固結(jié)、冷凍固結(jié)）提高突泥致災(zāi)構(gòu)造自穩(wěn)能力（固結(jié)、超前支護(hù)）7/24/20223.4隧道洞內(nèi)泥石流準(zhǔn)確探測(cè)預(yù)報(bào)隧道洞內(nèi)泥石流致災(zāi)構(gòu)造（富水壓性斷層上盤(pán)間夾黏土和細(xì)小巖石顆粒破碎塊石強(qiáng)烈擠壓破碎帶、富水黏土夾塊石充填巖溶）位置；改良隧道洞內(nèi)泥石流致災(zāi)構(gòu)造（注漿固結(jié)、冷凍固結(jié)）；提高隧道洞內(nèi)泥石流致災(zāi)構(gòu)造自穩(wěn)能力（固結(jié)、超前支護(hù)）。3.5隧道施工掌子面圍巖失穩(wěn)坍塌隧道施工開(kāi)挖工作面不良地質(zhì)體預(yù)報(bào)；超前預(yù)加固措施選擇及施工；合理施工開(kāi)挖方法選擇及施工；及時(shí)進(jìn)行圍巖級(jí)別

18、確定，根據(jù)實(shí)際圍巖級(jí)別調(diào)整初期支護(hù)參數(shù)，及時(shí)施工初期支護(hù)。7/24/20223.6瓦斯燃燒爆炸預(yù)報(bào)、探測(cè)確定煤層位置；嚴(yán)格執(zhí)行瓦斯隧道施工有關(guān)規(guī)定（通風(fēng)、瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)、火種管理、施工機(jī)具設(shè)備配套等）。3.7隧道底空/充填含水黏土巖溶準(zhǔn)確探測(cè)預(yù)報(bào)隧道施工掌子面前方巖溶位置，探測(cè)確定隧道底巖溶分布及隧底與其下空/充填含水黏土巖溶間巖盤(pán)厚度；及時(shí)發(fā)現(xiàn)揭露的隧底巖溶；及時(shí)處理揭露的隧道底空巖溶（回填、封閉）；及時(shí)處理隧道底充填黏土巖溶（換填、加固）；及時(shí)對(duì)隧底與其下空/充填含水黏土巖溶間巖盤(pán)厚度小于等于最小安全厚度者進(jìn)行處理（加固、置換）。7/24/20223.8 涌砂準(zhǔn)確探測(cè)預(yù)報(bào)隧道施工掌子面前方巖溶位置巖溶底部粉細(xì)砂、黏土質(zhì)粉細(xì)砂超前預(yù)固結(jié)結(jié)束語(yǔ) 隧道施工安全問(wèn)題關(guān)系隧道洞內(nèi)施工人員人身安全、施工機(jī)具設(shè)備安全、工程建設(shè)工期等重大問(wèn)題，必須予以